圓柱直齒輪冷精鍛關鍵技術研究.pdf

1、齒輪是汽車上的一個重要傳動零件，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對齒輪的需求和生產(chǎn)技術的要求進一步提高。冷精鍛齒輪與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的齒輪相比，具有產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高、能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)點，是當今齒輪生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，對其研發(fā)具有重大現(xiàn)實意義。本文圍繞圓柱直齒輪冷鍛成形的若干關鍵技術問題，作了系統(tǒng)的研究。
　　 采用高壓扭轉與循環(huán)加熱冷卻相結合的方法，使20CrMnTi坯料產(chǎn)生形變與相變。數(shù)值模擬和物理試驗表明該方案能有效細化晶粒尺寸

2、。采用灰色關聯(lián)分析方法和數(shù)值模擬技術，以晶粒尺寸最小為目標，以坯料高徑比、溫度、上模下行速度、下模扭轉速度、摩擦因子五個關鍵參數(shù)作為設計變量，對高壓扭轉成形工藝進行優(yōu)化。在720℃與840℃溫度范圍，對坯料進行循環(huán)加熱冷卻，找到最佳晶粒細化方案。最后將形變與相變相耦和，得到了具有耦合特性的晶粒細化方法。
　　 結合浮動凹模工藝，對平端面圓柱直齒輪閉式鍛造開展數(shù)值模擬研究，分析其成形機理，及工藝參數(shù)對成形載荷的影響規(guī)律。在此基礎上

3、，對形變與相變耦合方法得到的坯料，進行閉式鍛造成形實驗，通過與傳統(tǒng)退火后坯料閉式鍛造相比較，發(fā)現(xiàn)其成形載荷得到了極大降低。并根據(jù)數(shù)值模擬及物理實驗結果，設計制造了加工20CrMnTi鋼質平端面圓柱直齒輪用模具，開展了詳細的實驗研究。
　　 根據(jù)徑向變形金屬流動模式，提出適合大模數(shù)、大齒數(shù)的平端面齒輪成形新工藝，并進行數(shù)值模擬和物理驗證。與常規(guī)模式相比，該流動模式下齒輪成形的載荷小。通過數(shù)值模擬找出該變形流動模式下，金屬變形規(guī)律。

4、并系統(tǒng)地研究了齒數(shù)、模數(shù)、齒輪高度、摩擦、齒根圓角半徑、齒腔寬度與深度、溢流槽形狀與深度對其成形載荷的影響。通過物理實驗，進一步證實該成形工藝對于提高齒輪成形質量、降低成形載荷和方便脫模等方面具有較強的優(yōu)勢。
　　 針對帶有凸臺的圓柱直齒輪，基于局部加載能夠降低成形載荷的思想，提出整體加載預鍛與局部加載終鍛兩步成形方法。通過模擬分析，發(fā)現(xiàn)該成形方法對于高徑比大的齒輪，在保證其成形質量的同時，能有效降低成形力。然而對于高徑比小的齒